《電機與拖動技術》課件緒論

緒論0.20.3

本課程常用的電工基本定律和定則本課程的性質、內容、任務和要求0.1電機與電力拖動系統(tǒng)概述0.1電機與電力拖動系統(tǒng)概述電機是以電磁感應和電磁力定律為基本工作原理進行電能的傳遞或機電能量轉換的機械。其在國民經(jīng)濟中的作用主要表現(xiàn)為：①電能的生產(chǎn)、傳輸和分配中的主要設備（發(fā)電機）；②各種生產(chǎn)機械和裝備的動力設備（電動機）；③自動控制系統(tǒng)中的重要元件（各種控制電機）。19世紀70年代第二次工業(yè)技術革命標致電力的廣泛應用；人類社會步入電氣化時代1866（德）西門子制成發(fā)電機1870（比利時）格拉姆發(fā)明電動機電動機開始成為取代蒸汽機來拖動機器的新動力1882（法）德普勒發(fā)明遠距離送電的方法；（美）愛迪生創(chuàng)建美國第一個火力發(fā)電站，把輸電線結成網(wǎng)絡。電機的分類方法：按功能用途，可分為發(fā)電機、電動機和控制電機三大類。按電機的結構、轉速和運動方式，可分為變壓器、旋轉電機和直線電機等，其中變壓器是一種靜止電機，旋轉電機根據(jù)電源電流種類的不同又可分為直流電機和交流電機兩大類，交流電機還可分為同步電機和異步電機兩類。綜合以上兩種分類方法，可歸納如下：變壓器（也屬于交流電機的一種，但它是靜止不動的）旋轉電機直流電機直流發(fā)電機直流電動機交流電機同步電機異步電機同步發(fā)電機同步電動機異步發(fā)電機異步電動機直線電機控制電機電動機拖動生產(chǎn)機械的運轉稱為電力拖動（或稱為電氣傳動）。電力拖動系統(tǒng)一般由控制設備、電動機、傳動機構、生產(chǎn)設備和電源五部分組成。它們之間的關系如圖0.1所示。圖0.1電力拖動系統(tǒng)的構成

電力拖動的發(fā)展階段：成組拖動單電動機拖動多電動機拖動0.2本課程的性質、內容、任務和要求性質：將“電機學”“電力拖動技術”“工廠電氣控制”等課程結合而成的一門課。內容：包括變壓器、三相異步電動機的構造與原理、三相交流異步電動機的電力拖動、三相交流異步電動機的控制、直流電動機、其他常用電動機、電力拖動系統(tǒng)中電動機的選擇和維護、常用生產(chǎn)機械的電氣控制共八部分。任務：使學生掌握電機的結構、工作原理，電力拖動系統(tǒng)的運行性能、分析計算，以及電氣控制的基本環(huán)節(jié)和方法。要求：（１）掌握變壓器和交直流電機的基本結構、工作原理、主要性能和用途；（２）掌握電力拖動系統(tǒng)中電動機的啟動、制動和調速方法；（３）熟練掌握常用低壓電器的結構、工作原理及其安裝、調試和維修；（４）熟練掌握電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)，具有對一般電氣控制線路獨立分析的能力。0.3本課程常用的電工基本定律和定則0.3.1電路定律

1.基爾霍夫第一定律基爾霍夫第一定律也稱為基爾霍夫電流定律（KCL）。它指出：對于電路中的任一節(jié)點，任一瞬時流入（或流出）該節(jié)點電流的代數(shù)和為零。我們可以選擇電流流入時為正，流出時為負；或流出時為正，流入時為負。電流的這一性質也稱為電流連續(xù)性原理，是電荷守恒的體現(xiàn)。KCL用公式表示為

Σi＝0（0.1）式（0.1）稱為節(jié)點的電流方程。由此也可將KCL理解為流入某節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和?；鶢柣舴螂娏鞫傻南嗔啃问剑簩τ陔娐分械娜我还?jié)點，在任一時刻有

Σ?＝0（0.2）2.基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律又稱基爾霍夫電壓定律（KVL）。它指出：對于電路中的任一回路，任一瞬時沿該回路繞行一周，則組成該回路元件上電壓的代數(shù)和恒等于零?？扇我膺x擇順時針或逆時針的回路繞行方向，各段電壓的正、負與繞行方向有關。一般規(guī)定當元件電壓的方向與所選的回路繞行方向一致時為正，反之為負。

0.3.2磁路定律

1.磁路基爾霍夫第一定律磁路中任一閉合面內，在任一瞬間，穿過該閉合面的各分支磁路磁通的代數(shù)和等于零，即

ΣΦ

＝0（0.5）2.磁路基爾霍夫第二定律

在磁場中，沿任意一個閉合磁回路的磁場強度線積分等于該回路環(huán)鏈的所有電流的代數(shù)和，即∮H·ｄl＝Σ

I

（0.6）式中，ΣI就是該磁路所包圍的全電流，故這個定律稱為全電流定律，又稱安培環(huán)路定律。在工程應用中，上式也可寫成

ΣHl＝ΣI

（0.7）即沿著閉合磁路，各段平均磁場強度與磁路平均長度的乘積之和Hl等于它所包圍的全部電流ΣI。

圖0.2全電流定律的應用當H與閉合路徑l的循行方向一致時，Hl取正，而當電流方向與上述選定的l循行方向符合右手螺旋定則時，IN取正。0.3.3電磁感應定律和定則變化的磁場會產(chǎn)生電場，使導體中產(chǎn)生感應電動勢，這就是電磁感應現(xiàn)象。在電機中電磁感應現(xiàn)象主要表現(xiàn)為切割電動勢和變壓器電動勢兩種形式。

1.切割電動勢和右手定則導體或線圈切割磁感線而感應的電動勢，稱為切割電動勢。當B、l、v三量互相垂直時，切割電動勢的表達式為

e＝Blv

（0.10）式中，B為磁感應強度；l為導體有效長度；v為導體相對于磁場運動的線速度。切割電動勢的方向可由右手定則確定，即把右手手掌伸開，大拇指與其他四指成90°角，如圖0.3所示，如果讓磁感線指向手心，大拇指指向運動方向，其他四指的指向就是導體感應電動勢的方向。圖0.3右手定則

3.楞次定律當通過線圈中的磁通發(fā)生變化時，在線圈內部產(chǎn)生感應電動勢ｅ，而感應電動勢ｅ的方向總是企圖使它所形成的感應電流所產(chǎn)生的磁通阻止原磁通的變化。圖0.4中（ａ）、（ｂ）分別表示當線圈中磁通增加及減少時在線圈內產(chǎn)生的感應電動勢ｅ的方向。圖0.4楞次定律0.3.4電磁力定律和定則載流導體在磁場中會受到電磁力的作用。當磁感線和導體方向互相垂直時，載流導體所受電磁力的公式為

F＝BlI

（0.12）式中，F(xiàn)為